一種在無線分組數據通信中的優先級控制方法

專利名稱：一種在無線分組數據通信中的優先級控制方法
技術領域：
本發明涉及電信領域，特別是涉及一種在無線分組數據通信中的優先級控制方法。
背景技術：
無線接入被看作是一項關鍵性的接入技術，以便為人們提供無縫的端到端數據服務。由于無線網絡需要處理因多徑衰落和陰影等原因引起的帶寬多變性和頻繁的分組錯誤，所以無線網絡具有一組其獨特的復雜特性。因此，提供合適的無線服務是一個極大的挑戰。
由于3G系統將提供具有多種服務質量(QoS)要求的服務，所以該系統應有能力去處理不同用戶和不同服務類別的接入需求。而這些可以采用優先級方案來實現，即對來自不同服務的請求進行優先化處理。
QoS控制屬于資源管理，而資源管理涉及到信道分配，功率控制，切換等等。分組調度是QoS控制機制的一個部分。根據無線網絡的特性，同時提供延遲保證和公平性是非常困難的。
近來人們提出了好幾種關于在無線環境中分組數據傳輸的方案，例如，高通(Qualcomm)的高數據速率(HDRHigh Data Rate)和摩托羅拉的1XTREME等等。
在HDR中，有一個管理數據優先級的“比例公平調度”準則，其算法使用了一個所謂“比例公平”的公平概念。
比例公平調度器將使發送給每個用戶的吞吐量的乘積獲得最大化。
1xHDR是針對分組數據服務的。一般地在分組數據服務中，不是所有的用戶都要求同等的服務。有一些應用需要較高的數據速率，而另一些應用則需要低得多的數據速率。在決定一個特定用戶可以獲得的數據速率時，該用戶的信道條件(C/I)也是一個主要的因素。1xHDR系統利用了無線信道的多變性，這種多變性會導致要求的速率在一段時間里有變化。而調度器則為用戶提供服務，使得它們的請求速率盡可能地達到其峰值。有時，當用戶的請求速率太低時可以在一段時間里不給它提供服務。允許調度器在一段時間里不為劣勢用戶提供服務可使總體吞吐量獲取最大化(參見1xHDR空中鏈路概述，高通(QUALCOMM)有限公司，2000.4.28，修訂本3.1)。
在1XTREME中，可以使用兩種簡單的調度算法C/I調度器，或是Round Robin調度器。前一種算法是以公平為代價提供最大的系統容量，因為所有的幀可以單獨地提供給一個具有最好信道條件的用戶；后一種算法是以系統容量為代價提供類似于令牌環一樣的公平方式。
基于這些方法的優缺點，這里我們引入了一種可擴展的分組優先級控制方案、這一方案可稱作混合動態公平隊列(HDFQHybrid Dynamic Fairness Queuing)。我們的方法是在給予每一個用戶公平機會的同時進行參數綜合。調度的原則是在考慮了QoS要求、服務公平性和實現復雜性等前提下，取得最大的系統資源利用率。QoS的目標在無需復雜的算法和對用戶未來的行為作精確預測的情況下就得以滿足。和QoS相關的算法應該在最有效和最大業務吞吐量的原則下選用。

發明內容
本發明的目的在于，提供一種無線分組數據通信中的優先級控制方法，這種方式在數據鏈路層中應用，以解決現有技術中遺留問題，其中包括差錯控制方案，數據分組的權重計算和多隊列業務調整等。
在本發明中我們考慮到了參數的綜合性影響。例如，兼顧了用戶的QoS和系統資源利用。因此，我們可以對系統容量和公平性同時進行考慮，確保在高速移動環境中分組數據傳輸的最佳化，并且同時也給出了權重計算方法。
一種無線分組數據通信中的優先級控制方法，其中包括以下步驟通過增加權重對位于協議棧的較低層中的重傳數據進行優先級排列；根據QoS要求、信道質量、服務時間估計和重傳次數來計算分組數據權重；
按照由分類器決定的權重將分組放置于多隊列中；對每隊列按照通過動態計算得到的權重進行排序；按照隊列的優先級進行隊列排序，并且排序的策略(比如排序的頻率)是各式各樣的；通過計算流因子對隊列進行公平調節，以便對調度器的隊列間作平衡；通過調節分類器準則來公平隊列的分類。
所述協議棧的較低層通過增加權重的方式對在MAC(媒體接入控制)中的重傳數據進行優先級排列。
所述協議棧的較低層通過增加權重的方式對在RLC的重傳數據進行優先級排列。
按照所述QoS的要求，信道質量，服務時間估計來計算分組數據權重，其中所述的權重可由有限延遲(Delay)、誤碼率(BER)、重傳次數的數量、吞吐量來決定，即W＝f(Delay)，BER，Nrt，CQ)所述的權重可由下面的式子決定W＝m*GoSc*Nrt+n*CQ+Ts+g(Tq)所述根據由分類器決定的權重將分組數據置于多隊列中，其中進一步包括分類器負責權重計算，并且將加權的數據放入正確的隊列以便傳輸；分組調度器管理隊列并且將分組數據發送到較低層。
所述分組的權重由諸如QoS要求、信道質量、服務時間估計等綜合因素來計算。
本發明進一步包括一種多組緩沖的方法，以在無線鏈路控制(RLC)層中通過自動重傳請求(ARQ)控制實現優先級控制。
其中，一個數據緩沖器的浮動指標是一個指向數據緩沖器的指針，這里數據的權重被分類。
所述通過計算流量因數進行公平隊列調節以便使調度器的隊列間相平衡，進一步包括通過計算到達速率，服務速率和負載比例，可決定一個隊列的狀態；該隊列狀態可被映射為一個數據隊列負載的約束條件ρ(λiQi-μiPi)ΔT(1-θ)C]]>ΔT代表平均分組到達間隔；當ρ的值在某一范圍時，我們認為該隊列是平衡的；當ρ超過某一限制時，意謂著該隊列趨于溢出；于是分組可以被傳送給其它隊列；判斷負載是否平衡的準則為θ為超范圍；ρ為超范圍；通過綜合這些參數可以判斷出該隊列是否平衡。
所述通過調節分類器準則來進行公平隊列測量，可進一步包括在步驟602中，確定調度器中的隊列是否為空，如果是，則發送原語到高層以獲取數據；如果隊列不為空，并且到了檢查平衡的時間，則通過在步驟605中計算權重和因數ρ的綜合影響來檢測隊列的平衡；步驟605包括隊列平衡調節方法；如果隊列不平衡，首先通過在步驟608中改變分類器的閾值和Round Robin比例來改變到達速率和服務速率；然后到步驟609中檢測隊列的平均權重，以便檢查在步驟610中將分組數據從一個隊列轉換到另一隊列是否合適；如果權值超出當前的界限，則通過計算因數θ和ρ來檢測鄰近的隊列是否有合適的權值界限能夠接納這些分組數據；為了減少復雜性，分組數據也許被放在目標隊列的隊尾，而非插在隊列之中；對于底層隊列，如果權值是變化的，則分組數據可能被轉換到上層隊列或者下降到垃圾箱，也就是說將被丟棄；當達到延遲界限時，實時服務將被丟棄；在步驟612中，檢測是否到了改變調度器平衡的時間；如果沒到，則等待一段時間并返回步驟612；如果到了檢測平衡的時間，則計算每個隊列的θ和ρ因數以決定是否需要改變輪詢的時間；當隊列的不同超出范圍時，也就是調度器的平衡超出限制時，則應該減少輪詢的時間；最大的隊列輪詢時間必須保證服務的最低QoS要求。
本發明進一步包括協調所有用戶的傳輸，以便有效地利用公共信道，并滿足每個用戶的QoS要求。
本發明進一步包括適用于共享信道，如下行鏈路共享信道(DSCH)。
本發明進一步包括適用于時分雙工(TDD)和頻分雙工(FDD)通信。
本發明的目的是解決現有技術中的問題，包括差錯控制方案，分組數據權值計算和多隊列調節。
本發明針對參數綜合而設計的，同時還給予每一個用戶公平的機會。調度的原則是在考慮到所要求的QoS、公平服務和實現復雜性等同時，獲取最大的系統資源利用率。QoS的目標在無需復雜的算法和對用戶未來的行為作精確預測的情況下就可得以滿足。有關QoS的算法應該在最有效和最大業務吞吐量的原則下選用。


圖1為現有技術中數據鏈路層的一個調度機構；圖2為描述本發明中無線鏈路控制(RLC)層的組合分組數據緩沖器結構的示意圖；圖3為本發明中使用索引指針棧實現組合分組緩沖器結構的示意圖；圖4為本發明中通用陸地無線接入網(UTRAN)中媒體控制(MAC)層中的分組調度平面圖；圖5為優先級控制的框圖；圖6為本發明中優先級管理的流程圖。
具體實施例方式
在諸如通用陸地無線接入網(UTRANUniversal Terrestrial Radio AccessNetwork)這樣的無線數據通信系統中，協議棧的較低層包括物理層(PHY或L1，層1)；媒體接入控制子層(MAC，層2的較低部分)；無線鏈路控制子層(RLC，層2的較高部分)；無限資源控制層(RRC，層3)。
PHY在無線鏈路上為高層提供數據傳輸服務。MAC為RLC提供數據傳輸服務并且對無線資源進行再分配。需要時，MAC也提供業務量和質量指示給高層。自動重傳請求(ARQAutomatic Repeat Request)功能在RLC子層中實現。這個重傳協議確保，在沒有導致過分長的延遲同時，最大地利用可用的無線資源。
RRC在一個“慢”的基礎上分配無線資源，它可能在一個服務生命周期中為滿足用戶的QoS要求給服務承載者決定和分配傳輸格式。MAC在一個“快”的基礎上控制無線資源，就該意義而言，給定由RRC來分配的傳輸格式組合集，MAC依據信源率和總的干擾門限級別從一組被分配的傳輸格式組合集中為每一個激活的傳輸信道選擇適合的傳輸格式。
數據鏈路層的協議結構如圖1所示。QoS要求通過一個二級控制來滿足一個是在呼叫到達時間的量級薩(接納控制)上，另一在幀持續時間的量級(流量控制)上。就長期觀點來看，接納控制確保最初的連接可以滿足QoS要求，就短期觀點來看，資源可能不能滿足用戶的基本要求，于是需要決定如何降低服務級別。
接納控制保證使所有被允許進入小區的用戶的QoS要求得到滿足。在接納控制中，系統負荷要平衡，以便給實時服務予一定的優先級。同時，對于可容忍延遲的應用，它們的延遲界限規定也得到滿足。接納控制的設計與功率控制等交互作用，并對聲音和數據的QoS保證產生直接的影響。當到了流量控制時，低QoS的分組可能發生溢出，并且當信道容量不能滿足需求時他們可能被丟棄。QoS的保證通過流量控制機制來實現，它為用戶及其應用調度系統資源。流量控制確保一個流的帶寬不超過端對端連接的瓶頸，并且一個流的發送速率不超過該流可被接收的速率。這個控制預防一個流擁塞網絡或吞沒速度慢的接收機。分組調度器分配給一個流的帶寬的上限是帶寬的界限和該流所需帶寬的最小值。當信道質量惡化時，該QoS可能不再被滿足。
RLC重傳緩沖如圖1所示，ARQ是在置于調度器之上的RLC層中執行。目前混合自動重傳請求(HARQHybrid ARQ)已廣泛被采用。
發送中出錯的分組在ARQ反饋之后被顯式地重新調度。處理為差錯控制的重傳有兩種方法或者RLC或者MAC給具有高優先級的數據提供服務。對于由MAC控制的機制，重傳數據的權值將被增加；對于由RLC控制的機制，可以安排重傳數據的優先次序，其可按如下方式來實現假設最大的傳輸時間為3。于是我們構建一個3組緩沖器。如圖2所示，每一組都存儲有相應的重傳數據。每組都存儲有某幾次已被發送的數據。比如，組0存儲初始數據，組1存儲已發送過一次的數據。確認應答(ACK)將消除分組，同時否定應答(NACK或超時)將使該分組降至下一組。3次傳輸后，該分組被丟棄。
為了滿足延長要求和減少總的傳輸時間，重傳數據應該在其他數據之前傳輸。同時輸出次序應該為組2第一，組1第二，組0最后。
緩沖器最簡單的構成是所有組的緩沖器大小相等。這也許會導致存儲器效率問題。一個問題是緩沖器容量將不斷增加。由于誤幀率(FERFrame Error Rate)常常很低。所以，十分明顯地，組的多少將隨重傳次數的減少而大幅度減少的。為了減少緩沖器的總容量，一種辦法是使較低級的組比較高的組稀少；一個較好的辦法是采用一個可變深度的緩沖器。
如圖3所示，我們采用一個指針棧。排列在以先入先出(FIFO，First In FirstOut)為次序的緩沖器中的數據隊列被另一個指針棧所指示。該指針棧被分為N組(在圖3中我們假設N＝3)。從頂部到底部，這些組被編為A(0次)，B(1次)，C(2次)，以代表重傳的次數。被發送的數據自下而上地取自于該指針棧，也就是說，重傳的數據具有較高的優先級。當一個NACK或超時信號到來時，該指針被修正，例如對于一個已經重傳了兩次的數據，該數據的一個NACK信號使原本由組B中的指針指向該數據轉為由組C中的指針指向該數據。分組保持持續的傳輸直到其被正確的接收，或者相反，或者抵達了時間最終期限，或者抵達了最大重傳次數。于是分組被刪除，以便為將要到來的數據騰出空位。
MAC調度算法與具有恒定QoS的語音數據不同，分組數據實際上是突發的并且其QoS在時間間隔中會改變。一個理想的調度時間間隔是以幀到幀為基礎執行的。
分組調度器在MAC層中是一個模塊，該模塊控制無線資源分配給外流的網絡業務流。想要決定下一個被發送的是哪個分組，分組調度器不僅決定資源如何在多個流中間共享，而且在決定一個個別流的速率和定時行為上起著關鍵的作用。資源在用戶的應用之間是按比例被共享的，以確保特定業務占用一部分已被保證的有效資源。為了更有效地利用頻譜資源進行突發業務的傳輸，可能得運用一個動態調度功能。
為了按照無線鏈路上QoS的要求來提供服務，我們使用多級優先級隊列算法。服務分級通過提供有界延遲和帶寬保證來完成。
隊列代表了不同的服務級別。每一隊列具有其參數，諸如隊列大小，級別，排列方案等。每一隊列根據一個依業務需求不同而不同的策略來進行調度。來自低優先級隊列的分組僅能在高優先級隊列為空后才被傳輸。但是，為了不使低優先級的隊列得不到傳輸，周期性地采用加權(WRRWeighted Round Robin)來定時雙向傳輸該隊列，也就是說在輪詢循環中，高優先級隊列將得到較多的資源，而低優先級隊列將得到較少的資源。給每一隊列服務的比例應動態調整。
在調度器中的隊列可以映射到不同服務級別上，諸如服務保證提供一個固定的界限給帶寬，延遲和損失。
控制負荷服務為擔保服務保證的最小分組損失。
盡力服務沒有保證。
另外，我們需要調節調度器和隊列的平衡以便充分利用設備的內存和共享隊列間的負荷，這防止了隊列的溢出或得不到傳輸。
分類器計算分組的權值并將加權的數據輸入正確的隊列以傳輸。當一個具有某一優先級的新分組到達時，它將被輸入適當的隊列，并且它也可以被插入該隊列中的適當的次序，這將需要額外的操作時間。
首先，我們計算分組加權的值。計算權值的目的是顯示一個分組的重要性，使得為分組提供適當的級別。
如果有必要的話，降低服務質量的級別，例如在問題事件中丟棄分組。
下列參數應計算在內QoS的要求，有界延遲和誤碼率。
服務時間估計。
資源利用。
主要的因數是QoS參數，諸如最大延遲，誤碼率和數據率。另外，我們需要考慮其它因數，諸如信道質量，服務時間估計等。權值隨QoS增加，隨預期的傳輸時間減小。被期望具有較少服務時間的分組，可以具有高優先權以減少全部的等待時間。重傳數據相對普通傳輸具有較重的權值(例如，HARQ)。控制/信令(特別是鏈路設置/釋放)相對于數據具有較高的權值。為了增加資源利用，來自具有好的信號質量的用戶設備(UE)的業務可以享有更多的服務。因此，服務映射將不是簡單地將每一Qos級別映射到一個固定隊列上。
總之，權值由有界延遲(Delay)、BER、重傳次數數目、以及吞吐量(CQ)來決定W＝f(Delay，BER，Nrt，CQ) (1)W代表優先級級別的權值，Nrt代表重傳次數的數目；因此，根據這些原理，W可以被下面的公式決定W＝m*GoSc*Nrt+n*CQ+Ts+g(Tq) (2)這里GoS代表服務級別，主要受兩個因素影響有界延遲和BER。
Gosc代表比較的GoSGoSck=GoSkΣkGoSk---(3)]]>Ts代表服務時間估計，通常由信道條件決定，分組大小，和調制方案來決定，如Ts＝CQ/SoP，SoP代表分組大小。
Tq代表分組隊列時間。我們利用它對隊列中分組進行排隊。對于每一個分組都有一個時間標志。依靠調度器的使用，時間標記可以是最終極限、實際完成時間或其他值。
如果系統采用RLC控制機制(像以前所述的n層緩沖器的ARQ方案)，我們可以忽略ARQ的影響，也就是Nrt＝1。另外，采用MAC控制機制，重傳數據權值將增加。
系數m，n應仔細選擇以表現該原理。
根據計算出的分組的權值，分類器按照“加權頻帶”將分組分配到不同的隊列中。
每個分組與一個權值范圍相聯系。分類器計算出具有一連串閾值的權值，以決定分組應被放置到哪個隊列中。假設，我們將頻帶等分，也就是隊列P與范圍[min(P)+(P-1)Δ，min(P)+PΔ]中的權值相聯系，這里Δ代表相臨隊列權值差額的步幅。所以隊列P權值的總范圍是[min(P)，min(P)+PΔ]。每一個到達調度器的分組均被加權。一個新到達的分組被插入隊列P，如果其權值是在
UE中的分類器與UTRAN中的分類器不同。在UE中，分類器把不同QoS的分組映射到不同的服務級別。一個移動端可以同時建立多重應用，每一個應用都具有其服務特性(如提供不同的糾錯能力)。每個應用都可被用來在一個無線承載者上傳輸層2及較高層的信令消息。把這些應用復合到在同一或不同的物理信道上是層l實現的。傳輸格式聯合指示(TFCITransport FormatCombination Indication)字段唯一地識別每一傳輸信道所用的傳輸格式。UTRAN不得不解決訪問相同物理資源的移動端之間的爭端，并且不得不管理分組訪問的程序。所以信道質量和每一UE的優先級應該都被考慮在內，且權值應可動態調節。
為了給所有用戶提供QoS保證，業務分類器和成形模塊建立在UE和UTRAN的MAC層中。該協議的結構如圖4所示。
UE中的優先級控制由圖4(a)所示。來自數據鏈路層的分組流40l輸入分類器402，然后進入調度器404中的隊列403。在調度器404中有多重隊列403。分組依其權值被放入隊列403。例如頂級優先級的分組被放入隊列403(a)，依此類推。然后來自隊列403的分組到達分組分配器406。
UTRAN中的優先級控制如圖4(b)所示，來自有線終端409的分組或無線終端設備410的分組被分別調度，然后輸入UTRAN調度器413。輸出的分組然后到達調度器413內的隊列414。在調度器413中有多重隊列。這里我們以4個隊列為例。按照分組的權值，將分組放入隊列414。該分組就像在UE中一樣也通過信道415在隊列之間進行調度。
來自不同應用和用戶的分組數據流具有不同的QoS要求。3GPP為通用移動電信系統(UMTSUniversal Mobile Telecommunication System)定義了4種不同的QoS類別(或業務類別)會話級、流級、交互級、后臺級。每一個類別都有具自身的QoS要求BER，延遲/抖動等等。在區分QoS要求的主要因素是業務對延遲的靈敏程度是怎樣的。
如圖5所示，當某一業務流的網絡層分組到達時，QoS映射模塊通過分析分組頭確定流的特性和與其相聯系的服務類別(如果分組頭有效的話；否則其被默認為盡力類別)。分組是基于其服務級別而被服務的。
分類器負責權值計算和將加權數據放入正確的傳輸隊列。然后分組調度器管理該隊列并將分組發送到較低層。
隊列的狀態按照每一隊列的分組到達速率和服務速率動態而動態變化。另一個因素是分組的權值是不固定的，例如權值隨隊列等待時間而增加，隊列里需要周期性地排列。如果權值超出現有隊列的權值范圍，分組也許會從一個隊列轉移到另一個隊列。調度器也負責隊列中的排列。這里對于每一隊列我們采用不同的排列策略。對于高優先級的隊列，如保證服務隊列，其動態排列的頻率要高；對于中等的優先級隊列，排列之間的時間間隔要長些；對于低QoS要求，就是先入先出(FIFO)，根本不需作任何的排列。
我們定義一個隊列的3個狀態平衡；超負荷；低于負荷。
有三個參數對平衡有影響隊列負荷的比率，它受隊列長度的影響。
輸入數據(平均)速率，它受總的分組到達速率和由分類器決定的分組分類部分Qi的影響。
輸出數據(平均)速率，它受服務速率、WRR服務部分Pi、溢出和丟棄方案的影響。
通過計算到達速率，服務速率和負荷百分比，我們可以得到隊列的狀態。假設分組到達速率為λi，服務速率為μi，隊列的容量為C，隊列中被占部分的比例為θ。
到達速率Qi*λi
服務速率Pi*μi則隊列狀態可被映射為一個數據隊列負荷的式子ρ=(λiQi-μiPi)ΔT(1-θ)C---(4)]]>ΔT代表分組到達的平均時間間隔。
當ρ的值在某一范圍時，我們認為隊列是平衡的。當ρ超出某一限制時，這意味著隊列趨于溢出。然后可以將分組轉送到另一隊列。
判斷負荷是否平衡的準則為θ在范圍以外ρ在范圍以外綜合這些參數，我們可以知道隊列是否平衡。
當隊列之間的θ和ρ的差值超出某一限制時，我們認為隊列失去平衡。
這個測量可以調節到達或服務速率或讓在其他隊列中共享負載。有多種方法可以用來處理平衡的問題，諸如，循環優先權隊列(RPQRotating PriorityQueue，)；具有在緩沖輸出交換中進行近似排列的優先級隊列調度器(RPQ+；IEEE Journal on selected areas in communications，Vol.17，No.6，1999)。RPQ的關鍵思想是隊列循環。這里我們周期性地監控隊列的狀態以檢測該狀態，并且當分組的權值超出現有頻帶而導致隊列等待的時間增加時，周期性地將低優先權的分組移到高優先級的隊列中。
我們應注意調度器的平衡，包括每一隊列的到達/服務速率的平衡；隊列之間的隊列負荷的平衡。
如果需要，調整(比如，降低)服務。
對于這兩種平衡，我們可以進行以下測量圖6示出了平衡調節的細節。在步驟602，確定調度器中的隊列是否為空。如果是，則發送原語到上層。如果隊列不為空，并且正是檢測隊列平衡的時候，則通過計算步驟605中權值和因子ρ的綜合影響來檢測隊列的平衡。步驟605中包含了隊列平衡調節方法。如果隊列不平衡，首先通過在步驟608中改變分類器的閾值和Round Robin比例來改變到達速率和服務速率。例如如果隊列處于饑餓狀態并且權值w(w是分組的平均權值)偏高，那么下一個分類器的閾值應該被降低，以擴大權值范圍。然后到步驟609，檢測隊列的平均權值，以便判斷在步驟610中是否需要將分組從一個隊列轉移到另一隊列。如果權值超出現有權值范圍，那么通過計算因數θ和ρ，檢測具有正確權值范圍的相鄰隊列是否能夠容納該分組。為了減少復雜性，分組可以被放入目標隊列的尾部而不是插入隊列中間。對于底部級別的隊列，如果權值變化，分組可以被轉移到上層隊列或下至垃圾箱，即被丟棄。當達到有界延遲時，實時服務將被丟棄。
在步驟612中，檢測是否到了調整調度器平衡的時候。如果不是，則等待一段時間并返回步驟612。當是檢測平衡的時候時，計算所有隊列的θ和ρ以決定是否需要改變輪詢時間。當隊列的差額超出范圍時，也就是，調度器的平衡超出界限時，應減少輪詢時間。隊列輪詢時間的最大值必須保證最小的QoS要求。
加上權值計算，這就叫做“混合動態公平隊列”。有三個要點需要考慮“優先調度”，“資源利用”，“平等機會”。本方法對所有用戶的發送進行協調，以便有效地利用公共信道并滿足每個用戶的QoS要求。本方法還可以用于共享信道，比如下行共享信道(DSCHDownlink Shared Channel)，還可以用于TDD和FDD的通信中。
本發明的目的是解決現有技術中的問題，包括差錯控制方案，分組數據權值計算和多隊列調節。
本發明針對參數綜合而設計的，同時還給予每一個用戶公平的機會。調度的原則是在考慮到所要求的QoS、公平服務和實現復雜性等同時，獲取最大的系統資源利用率。QoS的目標在無需復雜的算法和對用戶未來的行為作精確預測的情況下就可得以滿足。有關QoS的算法應該在最有效和最大業務吞吐量的原則下選用。
上述實施例僅用于說明本發明，而非用于限定本發明。
權利要求
1.一種無線分組數據通信中的優先級控制方法，其特征在于，包括以下步驟通過增加權重，區分位于協議棧較低層中的重傳數據的優先級；根據QoS要求、信道質量、服務時間估計和重傳次數來計算分組數據權重；按照由分類器決定的權重將分組放置于多隊列中；按照由動態計算得到的權重，對隊列進行排列；按照隊列的優先級，對隊列進行排列，而排列策略至少包括排列頻率；通過計算流量因數對隊列進行公平調節，以便平衡調度器中的所有隊列；通過調節分類器的準則，對隊列進行公平分類。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的協議棧較低層通過增加權重來區分在MAC中重傳數據的優先級。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的協議棧的較低層通過增加權重來區分在RLC中重傳數據的優先級。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的按照QoS要求、信道質量、服務時間估計來計算分組數據權重，其中包括所述的權重可由有限延遲、誤碼率、重傳次數的數量、吞吐量來決定，即W＝f(Delay，BER，Nrt，CQ)。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述的權重由下面的公式決定W＝m*GoSc*Nrt+n*CQ+Ts+g(Tq)。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據由分類器決定的權重將分組數據置于多隊列中，進一步包括分類器，它負責權重計算，并且將加權的數據放入正確的隊列中以便傳輸；分組調度器，它管理隊列并且將分組數據送到較低層。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的分組權重是通過諸如QoS要求、信道質量、服務時間估計等因素的綜合來計算得到的。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步用多組緩沖的方法來通過RLC層中ARQ控制來實現優先級控制。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述的一個數據緩沖器的浮動指針可以是一個指向數據的的指針緩沖器，這里數據的權重已經過排列。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過計算流量因數，對隊列進行公平調節以便平衡調度器中的所有隊列，進一步包括通過計算到達速率，服務速率和負載比例，可決定一個隊列的狀態；該隊列狀態可被映射為一個數據隊列負載的約束ρ=(λiQi-μiPi)ΔT(1-θ)C]]>ΔT代表平均分組到達間隔；當ρ的值在某一范圍時，該隊列是平衡的；當ρ超過一定的限制時，這意味著該隊列趨于溢出，于是分組可以被轉移到其它隊列中；判斷負載是否平衡的準則為θ在范圍之外；ρ在范圍之外；通過綜合這些參數，可以判斷出該隊列是否平衡。
11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過調節分類器的準則來對隊列進行公平測量，這還進一步包括在步驟602中，確定調度器中的隊列是否為空，如果是，則發送原語到較高層以獲取數據；如果隊列不為空，并且到了檢測隊列平衡的時候，則通過在步驟605中計算權重和因數ρ的綜合影響來檢測隊列的平衡；步驟605包含隊列平衡調節方法；如果隊列不平衡，首先通過改變在步驟608中分類器的閾值和Round Robin比例，來改變到達速率和服務速率；然后進入步驟609，檢測隊列的平均權重，以便看是否需要在步驟610中將分組從一個隊列轉移到另一隊列；如果權值超出現有的權值范圍，則通過計算θ和ρ來檢測具有正確權值范圍的相鄰隊列是否能夠接納這些分組；為了減少復雜性，分組也許被放在目標隊列的隊尾，而非插在隊列之中；對于在底層的隊列，如果權值是變化的，則分組可能被轉移到上面的隊列或者下降到垃圾箱，也就是說被丟棄；當達到延遲界限時，實時服務將被丟棄；在步驟612中，檢測是否到了改變調度器平衡的時候；如果沒到，則等待一段時間并返回到步驟612；如果到了檢測平衡的時候，則計算所有隊列的因數θ和ρ以決定是否需要改變輪詢時間；當隊列間的不同超出范圍時，也就是調度器的平衡在界限以外時，減少輪詢時間；隊列輪詢時間的最大值必須保證最小的QoS要求。
12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括協調所有用戶的傳輸，以使有效地利用公共信道，并且滿足每個用戶的QoS要求。
13.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括此方法也適用于共享信道，如下行鏈路共享信道。
14.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括此方法也適用于時分雙工和頻分雙工通信。
全文摘要
一種無線分組數據傳輸的優先級控制方法，本方法在數據鏈路層應用(包括無線鏈路控制(RLC)子層和媒體接入控制(MAC)子層)。本方法通過RLC子層的分組重傳和MAC子層的調度控制，考慮了用戶的服務質量QoS和系統資源利用的綜合影響，包括分組分類模塊、權重計算方法和公式、多隊列調度和平衡調整等。
文檔編號H04L12/54GK1620782SQ02828139
公開日2005年5月25日 申請日期2002年2月22日 優先權日2002年2月22日
發明者劉曉華 申請人:連宇通信有限公司